主题：【原创】闲谈 自然科学的思维和研究方式 -- 小雨

引言：

最近大畜噬嗑先生和语迟先生关于科学和盲人摸象的帖子，在版上引起了一次关于科学的大讨论。我也趁机来谈一谈自己对科学的理解。科学大致可以分为自然科学和社会科学两大类，小弟所学有限，这里的讨论只限于自然科学。系统的写，我没有这个能力。我的水平也就只够闲聊，抛个砖，希望能引出玉来。小弟才疏学浅，一定有疏漏错误，还请方家指正。

正文：

关于什么是科学，大畜噬嗑先生在他的《盲人摸象》一文里已有精彩的论述（注1），在下就不重复了。在这里，我想重点谈谈科学思维方式和科学研究方法。

大畜噬嗑先生提到科学的哲学基础之一，“是世界的可描述性，或者叫可知性”，具体地说就是“科学认为世界是按照简单的可描述的规律运行的”。的确，自然科学是以“事实”为基础的。但有人会问，“事实”，不论用什么方法得到，最终都要通过人，而人是主观的，所以不能保证“事实”的客观性。比如“庄生梦蝶”。这就带来科学的第一个特性：科学所采用的“事实”必须是可观测，可度量，可重复，并且具备普遍性（不局限于一个人）。比如测量铁球从比萨斜塔顶上落下的时间，不同的人、在不同的时间得到的数值大致相同。宗教也有“事实”，比如耶稣复活。但是宗教的“事实”具备完全不同的性质：看不见，摸不着，而且不可重复。它是基于信仰，存在于个人的大脑里的，而且不同的人在不同的时期可能会有不同的理解 ?C 只要想一想为什么会有犹太教、基督教、天主教之分（更不用说他们众多的分支），就不难理解了。可见，科学和宗教建立在截然不同的基础上，用各自的方式去“摸象”。这当然不是说两者之间没有丝毫联系。科学尤其是在发展之初，和宗教有着紧密的关系。但这已经不在本文讨论的范围内。

不论是物理，化学，生物，还是其他的自然科学，它们的研究方法都是相似的。举个一个简单的例子：有个人第一次看到天鹅，恰巧是一只白天鹅，于是他认为天下所有的天鹅都是白的。我们来分析一下：他首先从观察中得到一个事实 ― “一只天鹅是白的”，然后由此提出一个假说 ― “所有天鹅都是白的”。他没有见过天下每一只天鹅，何况还有尚未出生的天鹅。但他从一只天鹅的性质推断出天鹅的普遍属性，用的是科学归纳法。这里要注意，因为是从个体现象推出普遍规律，科学归纳法是不严密的（有别于数学归纳法）。它的目的不是提出真理，而是提出假说来解释观察到的现象。就好比牛顿当年从地球对苹果的吸引力推广开去，提出所有物体之间都存在引力，这就是万有引力的假说。

提出假说，只是第一步。下一步就需要对假说进行验证。验证的过程也就是我们通常所说的做试验（物理/化学/生物试验）。还是用刚才那个例子。为了验证“天鹅是白的”，我们到世界各地去找天鹅，看看它们到底是不是白的。但如果我们到了澳洲，就会发现原来还有黑天鹅，那么这个假说就不成立了，需要修正。原来的假说改成：天鹅不是白的就是黑的，就又可以解释现在目前所有天鹅的颜色了。

那修正过的假说是不是就正确了呢？我们不知道 ?C 说不定在地球的哪个角落，甚至哪个遥远的星球上还存在蓝天鹅，红天鹅呢。所以，在科学思维方式中至关重要的一点，就是，科学家绝对不能说：“这个假说是正确的”。我们只能说，这个假说是根据现有知识最有可能的解释。出于同样的理由，验证假说的过程，不是（也不可能）证明假说是对的。我们只能通过反例来证明一个假说是错的。这是因为时间和空间的无限性，使得我们不可能找齐所有的“天鹅”来验证假说。这就是不爱吱声兄所说的“证伪”，森林的火焰兄（及衲子兄）说的“‘没被驳到的得以暂时性的认可’是应该持有的科学态度.”，和1001n兄所说的“科学是天生怀疑一切事物，直到可重复地证明它确实不是假的”。这些话是对科学思维方式和研究方法精辟的总结。

经得住考验的假说就变成了科学知识。经过长期考验的假说往往被称作理论，再升级就叫定理/定律了（如牛顿定律）。名称变了，本质没有变 -- 他们仍然是，并且永远是，假说，要接受检验。比如从牛顿的万有引力定律，到爱因斯坦的相对论和波尔的量子理论，直到现在的弦理论，就是为了解释新的现象，不断提出的新假说。这就是科学的进化。

科学不仅仅在于提出和验证假说，科学的一个重要价值是根据假说做出预测。而预测的本身又提供了更多的检验假说的机会。例如，牛顿的万有引力定律可以准确的预测行星的位置，并且还间接发现了天王星。这反过来也验证了万有引力定律。成熟的理论，定理/定律都经过无数次考验。虽然很有它们并不包罗万象，但并不妨碍我们现在使用它们，给人类社会带来巨大的进步。这就是科学的贡献。

那语迟先生问了，科学给我们人类带来的那么多破坏，又怎么解释呢？纯粹的科学（如自然科学）是没有价值体系的。科学仅限于提出假说，验证假说而已。科学不负责区别“好与坏”。“好与坏”，是道德问题。任何人都能使用科学成果：政府可以用，恐怖分子也可以用。不同的宗教斗争派系都可以用。但是究竟谁对谁错，这已经不是科学管辖的范畴了。把社会问题或者宗教问题开罪与科学，是不公平的。但是科学没有价值体系，并不等于科学家就不受道德约束。作为一个科学家，必须要有最基本的是非观念。至少别弄虚作假。

最后谈谈科学信仰的问题。大畜噬嗑先生说科学也是一种信仰，与宗教无异。如果一定要这样说，那就必须要把科学信仰的对象弄清楚：科学家相信的是科学思维方式和科学研究方法的体系，而不是知识。知识代表当前阶段我们对这个世界的最高程度的理解，是动态的；而科学思维方式和科学研究方法，才是推进科学发展的不二法门。

注：

[1] 链接出处